解密粒子穿墙术：实现障碍瞬间穿越

2024-06-12 百科知识版权反馈

【摘要】：粒子“穿墙术”瞬间穿越障碍是否能实现你知道神话传说中的穿墙术吗？但是，随着量子物理学的发展，粒子的“穿墙术”已经练到炉火纯青的境界了。而且这个“墙”越薄，粒子穿墙而过的概率就越大。所以，就目前的科技发展来看，现实中人要做穿墙是不太可能实现的。

粒子“穿墙术”　瞬间穿越障碍是否能实现

你知道神话传说中的穿墙术吗？你认为它真的能实现吗？很多人甚至是科学家都有过这样一个想法：物体是由微小的粒子组成的，而粒子之间都是存在缝隙的，基于这个原因，如果组成我们身体的粒子全部从一堵墙的粒子缝隙中穿过去，那人类不就会“穿墙术”了吗？

《封神演义》中的土行孙，会突然消失，一转眼又从别的地方冒出来，而哈利·波特也可以从某一地点突然消失，而瞬间出现在遥远的另一点。这些都是在神话和科幻电影中才会出现的场景。但是，随着量子物理学的发展，粒子的“穿墙术”已经练到炉火纯青的境界了。

粒子动态分析仪

粒子模拟图

粒子模型

当然，首先要说明的是，对于粒子来说，它穿的“墙”一般来说不是人们日常生活中所说的那种实物的墙而是由电荷排斥力、核力等作用力形成的无形的能量“墙”。比方说，一个粒子只有6兆电子伏特的能量，但它至少需要10兆电子伏特的能量才能克服电荷排斥力进入原子核内，那么对它来说，就好比有一堵无形的 “墙”把它挡在了原子核外。

我们的日常经验告诉我们，一个人如果被一座大山挡住了，而他又没有力气爬到山顶翻越过去，那他就只能老老实实在山的一边待着了。不过对于微观粒子来说，遇到了能量的“高山”或者“墙”，它可不会束手待毙，相反，它会鬼使神差般地出现在“山”或者“墙”的另一头，仿佛“山”底下有个隧道让粒子钻了过去，这种现象在量子物理学中有个颇为形象的名称，叫做“隧道效应”。

要解释这一现象就要牵涉到物理学中有关微观粒子运动的描述，即量子力学中波粒二象性这一重要理论。简单的解释就是，粒子都被证明有两面性，既可以是粒子，又可以是波。(www.chuimin.cn)

作为粒子比较能够被很好的接受，可是作为波，就不好理解了，因为这里所指的波有一些奇怪的特性，不同于人们经常提及的电磁波、声波。一方面，它具有我们通常所说的波的反射、衍射、透射等全部特点；可是另一方面，这种波又叫“概率波”，它还表示粒子在空间某一点的可能性有多大，形象的比喻就是某一时刻一个人在办公室、在家，或者在电影院、体育场、商场的概率有多大。

粒子碰撞图

粒子碰撞示意图

当一个粒子的粒子性对它遇到的能量形成的障碍束手无策时，它就会显出波动性的一面来。这就如同武功高手一样，不采取硬碰硬的手段，要以柔克刚。于是这时粒子的就产生了波的反射与透射，这其中大部分波被“能量山”挡住了，反射了回来；但还是有小部分被透射过去，跑到“山”的另一头去了，这也就是粒子“穿墙术”的真正原因。而且这个“墙”越薄，粒子穿墙而过的概率就越大。经典物理学认为只要这个“能量墙”无穷的高大，就可以把所有粒子都挡在外面了；但在量子物理学上，粒子依然有一定的概率穿过去。

如果粒子可以穿墙，那有一天人类是不是也可以像电视剧里面所演的一样，进行穿墙呢？韩正甫教授说，理论上这样的场景是可以实现的。从物理学角度来讲，这叫做量子态隐形传物，其过程是这样的：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。

理论上虽然是可行的，但是现实中要实现它却是难关重重。其一，发射仪器必须在目的地将人重新组合起来。为了知道如何组合，它就需要获得人体所有原子结构的精确信息，经物理学家计算，据计算传输这些数据对于今天速度最快的计算机来说，也会花去比宇宙年龄还要长2000倍的时间。况且，精确描述人的原子结构非常棘手，从根本上来说是不可能的。其二，人的身体是由物质组成的，如果用光速把人的身体移动到另一个地点，那么，就必须将它“唯物质化”。单单突破原子核内部的限定力，就必须把身体加热到一万亿摄氏度，这个数据已经比太阳内部的热度还要高几百倍。所以，就目前的科技发展来看，现实中人要做穿墙是不太可能实现的。

扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜亦称为“隧道扫描显微镜”“扫描穿隧式显微镜”，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。作为一种扫描探针显微术工具，它具有比它的同类原子显微镜更加高的分辨率，可以让科学家观察和定位单个原子。此外，扫描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。扫描隧道显微镜使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、生命科学、材料科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。

解密粒子穿墙术：实现障碍瞬间穿越

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